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Maintenir les ESC et les iGATA4-ESC (normoxia) et TSC (hypoxie) dans des conditions de culture appropriées est essentiel pour une génération blastoïde réussie. Lorsqu’ils sont cultivés comme décrit, les ESC et les iGATA4-ESC devraient être en grande partie indiscernables, formant des colonies de taille moyenne, rondes et bien définies après 3 jours. L’apparition de colonies aplaties ou de bords saillants indique une différenciation naissante, et de telles cultures ne doivent pas être utilisées pour la formation de blastoïdes. Les CST doivent former des colonies épithéliales plates avec des bords légèrement surélevés et des centres plus plats. Des colonies de TSC trop développées ou fusionnées (généralement après >3 jours de culture) entraînent souvent de mauvais résultats blastoïdes (Figure 1).
Lors de l’assemblage des blastoïdes iGATA4, plusieurs premiers signes indiquent le succès du protocole (Figure 2A, B). Environ 6 heures après l’agrégation des ESC et de l’iGATA4-ESC, les granulats de cellules serrées devraient être visibles au fond des micropuits. Les agrégats lâches suggèrent une exposition excessive aux réactifs de dissociation cellulaire, ce qui réduit l’adhésion cellule-cellule. Progression vers l’étape suivante (ajout de TSC ; Section 2.4) ne devrait se produire qu’une fois que des agrégats serrés sont observés (Figure 2B, point temporel D0.5). L’immunocoloration à ce stade devrait montrer des agrégats homogènes SOX2⁺ et GATA4⁻ (Figure 2B, point temporel D0.5).
Après l’ajout de TSC et l’incubation nocturne, un seul agrégat cohésif entouré de cellules CDX2⁺ devrait être visible (Figure 2B). La présence de grandes cellules non agrégées à la surface des agrégats indique souvent des MEF résiduels. La contamination par MEF peut réduire l’efficacité de formation des blastoïdes ; par conséquent, un épuisement adéquat de la MEF est crucial pour obtenir une population majoritairement TSC avant l’agrégation. Un filtre de 40 μm peut être utilisé pour éliminer les MEF résiduels, bien que cela puisse réduire le rendement du TSC. Une couverture CDX2⁺ incomplète ou excessive peut être corrigée en ajustant le nombre de TSC ajoutés par micropuits (plage recommandée : 10–15).
Après l’ajout de DOX et de 8Br-cAMP, les caries sont généralement observées au jour 2 et peuvent persister jusqu’au jour 3. Sous microscopie à champ clair, les cavités apparaissent comme des espaces vides clairs à l’intérieur des blastoïdes (Figure 2B, C ; ligne blanche pointillée). Les cellules GATA4⁺ apparaissent peu après l’induction de DOX et se trient progressivement vers la surface du compartiment de type ICM (Figure 2B). La formation réussie des blastoïdes se caractérise par une grande efficacité de cavitation (typiquement ~80 % des structures par plaque d’agrégation de micropuits ; Figure 2D), un épithélium externe monocouche de type TE CDX2⁺, une cavité de type blastocèl, et un compartiment arrondi de type ICM contenant des cellules SOX2⁺ de type EPI superposées par des cellules GATA4⁺ de type EPI (Figure 2C–E).
Les résultats sous-optimaux courants incluent des structures non cavitées, des blastoïdes de forme irrégulière avec plusieurs cavités ou compartiments de type ICM, et des puits contenant peu de structures ou de débris cellulaires. Bien qu’environ 20 % de structures anormales soient attendues (Figure 2C), des taux plus élevés peuvent indiquer des problèmes tels qu’une mauvaise préparation du milieu TX, une mauvaise qualité des cellules de départ, un manque d’ajout de DOX ou 8Br-cAMP le premier jour, ou un déplacement des structures lors des changements de milieu.
Pour les applications de criblage à haut débit, les puits non traités et les puits de contrôle des véhicules devraient produire des blastoïdes comparables aux conditions de contrôle positif (Figure 3A,B). Les traitements expérimentaux peuvent affecter plusieurs indicateurs de qualité, notamment la taille des blastoïdes (Figure 3C), l’efficacité de cavitation, le nombre total et spécifique de cellules (Figure 3D), le tri PE et la morphologie globale (Figure 3E). Par exemple, un traitement par caféine, nicotine ou éthanol lors de la formation blastoïde a entraîné des structures plus petites avec une efficacité de cavitation réduite, un nombre de cellules totaux ou ICM plus faible, un tri PE altéré et une morphologie moins bonne. En revanche, l’augmentation des concentrations d’acides aminés à chaîne ramifiée a produit des blastoïdes plus grands et plus fortement cavités, avec un nombre cellulaire accru et une morphologie améliorée (Figure 3C–E). Une variabilité biologique entre les expériences est attendue, soulignant l’importance d’inclure à la fois les témoins vierges et porteurs dans chaque expérience.

Figure 1 : Exemples de WT ESC, iGATA4-ESC et TSC de bonne ou mauvaise qualité. Micrographies en champ clair des ESC WT, iGATA4-ESC et TSC montrant les morphologies de colonie attendues après 2 à 3 jours de culture dans N2B27/2i/LIF (ESCs) ou milieu TSF4H (TSC). Le panel intitulé « WT ESCs – mauvaise qualité » montre des cellules à morphologie sous-optimale, y compris des colonies aplaties avec des bords saillants (pointes de flèches rouges). Le panneau « TSC envahi par la végétation » montre des colonies TSC fusionnées et agrandies après 4 jours de culture. Barre d’échelle : 100 μm pour tous les panneaux. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figurine.

Figure 2 : Morphologie schématique et attendue des blastoïdes iGATA4. Reproduit à partir de Developmental Cell, Vol. 61, Jorgensen V, Bao M, Junyent S et al., Modèles embryonnaires de souris dérivés de cellules souches efficaces pour les études environnementales, pp. 193–207.e6, Copyright (2025)3, avec l’autorisation d’Elsevier. (A) Représentation schématique du développement naturel des blastocystes chez souris (en haut) et modélisation des blastocystes à base de cellules souches à l’aide des ESC WT, iGATA4-ESC et TSC.
(B) Des micrographies montrant la morphologie attendue et l’expression des marqueurs à différents stades du protocole. Projection d’intensité maximale (MIP) ; des lignes pointillées délimitent la cavité. Barre d’échelle : 20 μm. (C) Image en champ clair des blastoïdes iGATA4 au jour 3. Barre d’échelle : 100 μm.
(D) Taux de cavitation des iGATA4-blastoïdes générés à partir de TSC pré-cultivés dans des normoxies ou hypoxies ; Les agrégats ont été cultivés dans des conditions hypoxiques. n ≥ 4 ; Les barres d’erreur représentent l’erreur standard de la moyenne. (E) Immunocoloration des blastocystes E4.5 et des blastoïdes iGATA4 du jour 3 pour les marqueurs de lignée (CDX2, cyan ; 4 OCTOBRE, rouge ; GATA4, vert). Projection d’intensité maximale (MIP) ; un seul plan Z montré là où indiqué. Barre-échelle : 25 μm. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 3. Effets des facteurs environnementaux sur la formation et la qualité des blastoïdes. (A) Images 3D d’immunofluorescence représentatives (en haut) et reconstructions de surface IMARIS (en bas) de blastoïdes iGATA4 traitées avec des facteurs environnementaux (caféine, nicotine, éthanol et affections imitant des régimes riches et pauvres en protéines). Barres d’échelle : 25 μm pour toutes les images. (B) Schéma du flux de travail expérimental. (C) Diamètre blastoïde sous différentes conditions de traitement. Cette plage représente les 10e à 90e percentiles ; les cases indiquent la plage interquartile ; la ligne indique le terre-plein central. L’analyse statistique a été réalisée à l’aide d’ANOVA unidirectionnelle avec comparaisons multiples. (D) Quantification du nombre total de cellules (gris), trophectodermes (cyans), épiblastes (rouge) et endodermes primitifs (vert) dans les blastoïdes contrôlés et traités. Les barres représentent la moyenne ; Les barres d’erreur représentent l’écart-type. L’analyse statistique a été réalisée à l’aide d’ANOVA unidirectionnelle avec comparaisons multiples. (E) Quantification de la proportion de blastoïdes classés comme « bons » (tri correct de la lignée avec peu d’anomalies morphologiques), « médiocres » (morphologie largement correcte avec des anomalies mineures, y compris un tri incomplet de l’EPI–PE), ou « mauvais » (morphologie sévèrement anormale avec une organisation de lignée perturbée) sous des conditions de contrôle et de traitement. L’analyse statistique a été réalisée à l’aide d’ANOVA bidirectionnelle par rapport aux conditions témoins. Pour tous les panneaux, n ≥ 3. La signification statistique est indiquée comme *p < 0,05, **p < 0,01, ***p < 0,001, ****p < 0,0001. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figurine.
| Médias | Réactif | Concentration finale |
| FC | | |
| DMEM | N.A. |
| FBS inactivé par la chaleur (iFBS) | 15% |
| GlutaMax | 2 mM |
| 2-Mercaptoéthanol (2-ME) | 0,1 mM |
| Acides aminés non essentiels (NEAA) | 1x |
| Na Pyruvate | 1x |
| Pénicilline–Streptomycine | 1x |
| N2B27/2i/LIF | | |
| DMEM/F12 | 50% |
| NeurobasalA | 50% |
| Supplément B27 | 1x |
| Supplément N2 | 0,5x |
| 2-ME | 100 μM |
| Pénicilline–Streptomycine | 1% |
| GlutaMax | 2 mM |
| PD0325901 | 1 μM |
| CHIR99021 | 3 μM |
| LIF recombinant de souris | 10 ng/mL |
| TSF4H | | |
| Megacell RPMI-1640 Medium | N.A. |
| iFBS | 20% |
| GlutaMax | 2 mM |
| Na Pyruvate | 1x |
| Pénicilline–Streptomycine | 1x |
| FGF4 | 25 ng/mL |
| Héparine | 1 μg/mL |
Tableau 1 : Recettes multimédias pour FC, N2B27/2i/LIF et TSF4H. Recettes pour préparer des médias FC, des médias N2B27/2i/LIF et des médias TSF4H, avec les concentrations finales.
| Composant | Concentration finale | Concentration des stocks | Solvant et stockage | Volume à ~20 mL |
| 8Br-cAMP | 25 μM | 5 mM | PBS, conserver à -20 °C | 100 μL |
| CHIR99021 | 3 μM | 10 mM | DMSO, conserver à -20 °C | 6 μL |
| DMEM/F12 | N/A | N/A | Conserver à 4 °C | 20 mL |
| FGF4 | 25 ng/mL | 100 μg/mL | 0,1 % de BSA dans PBS, conserver à -20 °C | 5 μL |
| Supplément de L-alanyl-L-glutamine | 2 mM | 200 mM | Conserver à 4 °C | 200 μL |
| Héparine | 1 μg/mL | 1 mg/mL | PBS, conserver à -20 °C | 20 μL |
| Holo-transférrine | 10,7 μg/mL | 10,7 mg/mL | Eau DI, conserver à -20 °C | 20 μL |
| TGF-β1 humain | 15 ng/mL | 20 μg/mL | 4 mM HCl + 0,1 % de BSA, conserver à -20 °C | 15 μL |
| IL-11 | 30 ng/mL | 25 μg/mL | 0,1 % de BSA dans PBS, conserver à -20 °C | 24 μL |
| Insuline | 19,4 μg/mL | 9,5 - 11,5 mg/mL | La concentration dépend du lot, conserver à 4 °C | 33,7–40,8 μL, ajustez le volume selon la concentration du stock. |
| L-acide ascorbique-2-phosphate magnésium | 64 μg/mL | 32 mg/mL | Eau DI, conserver à -20 °C | 40 μL |
| LIF recombinant de souris | 10 ng/mL | 10 μg/mL | PBS + 0,1 % BSA, conserver à -20 °C | 20 μL |
| NaHCO3 | 543 μg/mL | 45,25 mg/mL | Eau DI, conserver à -20 °C | 240 μL |
| Pénicilline/Streptomycine | 1x | 100x | Conserver à -20 °C | 200 μL |
| Sélénite de sodium | 14 ng/mL | 14 μg/mL | Eau DI, conserver à -20 °C | 20 μL |
| Y27632 | 20 μM | 20 mM | DMSO, conserver à -20 °C | 20 μL |
Tableau 2 : Recette médiatique pour le TX. Recette pour préparer le substrat TX, avec des détails sur la préparation et le stockage des petites molécules et autres réactifs, ainsi que les concentrations finales.